تقنيات وظروف الخلية الجنينية الجذعية المستمدة والمستنبتة

تقنيات وظروف الخلية الجنينية الجذعية المستمدة والمستنبتة

يتم استمداد الخلايا الجذعية الجنينية من كتلة الخلايا الداخلية للجنين المبكر، والمكتسبة من الحيوان الأم (المصدر) المانحة. وذكر مارتن إيفانز وماثيو كوفمان التقنية التي تؤخر زرع الجنين وتسمح للكتلة الخلية الداخلية بالزيادة. وتشمل هذه العملية إزالة مبايض الأم المانحة ومداواتها بجرعات مع البروجستيرون، مغيرا بذلك بيئة الهرمون، مما يتسبب ببقاء الأجنة حرة في الرحم. بعد 4 إلى 6 أيام من هذه الزراعة داخل الرحم، يتم حصاد الأجنة وتزرع في مستنبت المختبر حتى تشكل كتلة الخلية الداخلية "هياكل البويضة مثل الأسطوانة ", التي تنفصل إلى خلايا منفردة، وتطلى على الخلايا الليفية المعالجة مع ميتومسين سي (لمنع الانقسام الفتيلي في الخلايا الليفية). يتم إنشاء خطوط الخلايا المستنسخة بواسطة انماء خلية واحدة. وأظهر ايفانز وكوفمان أن الخلايا التي نمت انطلاقا من هذه الزراعات يمكن أن تشكل ورم مسخي واجسام مضغية الشكل، وتتمايز في المختبر، وتشير كلها إلى الخلايا متعددة القدرات.[5]

استمدت غيل مارتن الخلايا الجذعية الجنينية وزرعتها بشكل مختلف. قامت بإزالة الأجنة من الام المانحة في حوالي 76 ساعة بعد التزاوج وزرعتها خلال الليل في الوسائط التي تحتوي على المصل. في اليوم التالي، قالت انها أزالت كتلة الخلية الداخلية من أواخر الكيسة الأريمية باستخدام الجراحة المجهرية. الكتلة الخلوية الداخلية المستخرجة والتي تمت زراعتها في الخلايا الليفية تعالج مع ميتوميسين سي في الوسائط التي تحتوي على المصل وكانت مشروطة من قبل الخلايا الجذعية الجنينية. بعد أسبوع تقريبا، نمت مستعمرات الخلايا. نمت هذه الخلايا في مزرعة الخلايا وأظهرت خصائص متعددة الإمكانات، كما يدل على ذلك القدرة على تكوين ورم مسخي، والتمايز في المختبر، وتشكيل اجسام مضغية الشكل. وأشار مارتن إلى هذه الخلايا كخلايا جذعية جنينية.[6]

ومن المعروف الآن أن الخلايا المغذية توفر عامل مثبط لأبيضاض الدم (LIF) ويوفر المصل بروتينات تخلق العظام (BMPs) الضرورية لمنع الخلايا الجذعية الجنينية من التمايز.[8][9] وهذه العوامل في غاية الأهمية لكفاءة الخلايا الجذعية الجنينية المستمدة. وعلاوة على ذلك، فقد تبين أن سلالات الفئران المختلفة لها كفاءات مختلفة لعزل الخلايا الجذعية الجنينية.[10] الاستخدامات الحالية للخلايا الجذعية الجنينية من الفئران تتضمن توليد فئران معدلة وراثيا، بما في ذلك الفئران المضروبة بقوة. هناك حاجة لخلايا محددة متعددة القدرات للمريض لعلاج الإنسان. تكاثر الخلايا الجذعية الجنينية البشرية أكثر صعوبة ويواجه قضايا أخلاقية. لذلك، بالإضافة إلى أبحاث الخلايا الجذعية الجنينية البشرية، تركز مجموعات كثيرة على توليد الخلايا الجذعية متعددة القدرات المستحثة (خلايا iPS).[11]
التلوث بواسطة الكواشف الكيميائية المستخدمة في زرع الخلايا

نشرت مجلة طب الطبيعة في طبعتها على الإنترنت دراسة في 24 يناير 2005 التي جاء فيها أن الخلايا الجذعية الجنينية البشرية المتاحة للبحوث الممولة فيدراليا ملوثة بجزيئات غير بشرية من وسط الزراعة المستخدم لنمو الخلايا.[12] وهو أسلوب شائع لاستخدام خلايا الفئران والخلايا الحيوانية الأخرى للحفاظ على تعدد القدرات للخلايا الجذعية المقسمة بنشاط. واكتشفت المشكلة عندما عثر على الحامض اللعابي غير البشري في وسائط النمو للتوصل إلى الاستخدامات الممكنة للخلايا الجذعية الجنينية في البشر، وفقا للعلماء في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو.[13]

ومع ذلك، فإن الدراسة التي نشرت في طبعة الإنترنت من مجلة لانسيت الطبية في 8 مارس 2005 احتوت معلومات مفصلة حول خط الخلايا الجذعية الجديدة التي كانت مستمدة من الأجنة البشرية في ظل ظروف الخلايا والخلايا الخالية من المصل تماما. بعد أكثر من 6 أشهر من التكاثر غير المتمايز، أظهرت هذه الخلايا القدرة على تشكيل مشتقات جميع الطبقات الجرثومية الجنينية الثلاثة على حد سواء في التجارب المختبرية وفي الورم المسخي. وأيضا الحفاظ على هذه الخصائص بنجاح (أكثر من 30 قناة) مع خطوط الخلايا الجذعية المنشأة.[14]
إمكانية استخدام الفحص السريري
الحد من رفض الجهات المانحة والمضيفة

وهناك أيضا البحوث الجارية للحد من احتمالات رفض الخلايا المتمايزة المستمدة من الخلايا الجذعية الجنينية بمجرد ان الباحثين قادرين على خلق العلاج الموافق عليه من أبحاث الخلايا الجذعية الجنينية. احدى الإمكانيات لمنع الرفض عن طريق إنشاء خلايا جذعية جنينية متطابقة وراثيا للمريض عن طريق الاستنساخ العلاجي.

حل بديل لرفض المريض للعلاجات المستمدة من الخلايا الجذعية الجنينية غير المستنسخة هو استمداد العديد من خطوط الخلايا الجذعية الجنينية التي تتميز جيدا من خلفيات وراثية مختلفة، واستخدام خط الخلايا الأكثر تجانسا مع المريض، ويمكن للعلاج بعد ذلك أن يكون متكيفا مع المريض، مقللا بذلك من خطر الرفض.
السلامة: الحد من مخاطر الورم المسخي وأنواع أخرى من السرطان باعتبارها تأثيرات جانبية

مصدر القلق الرئيسي من الزراعة الممكنة للخلايا الجذعية الجنينية في المرضى كعلاجات هو قدرتها على تشكيل أورام بما في ذلك الورم المسخي.[15] قضايا السلامة دفعت إدارة الاغذية والعقاقير لوضع إجراء على أول تجربة سريرية على الخلايا الجذعية الجنينية (أنظر أدناه)، ومع ذلك لم تلاحظ أي أورام.

الاستراتيجية الرئيسية لتعزيز سلامة الخلايا الجذعية الجنينية للاستخدام السريري المحتمل هي تمايز الخلايا الجذعية الجنينية إلى أنواع معينة من الخلايا (على سبيل المثال الخلايا العصبية والعضلات وخلايا الكبد) التي خفضت أو قضت على إمكانية التسبب بأورام. وعقب التمايز، تخضع الخلايا للتصنيف بواسطة قياس التدفق الخلوي من أجل تنقية أخرى. في حين أن المتوقع من الخلايا الجذعية الجنينية أن تكون أكثر أمنا من الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات لأنها ليست معدلة وراثيا مع مورثات من قبيل c-Myc التي لها علاقة بالسرطان. على الرغم من أن الخلايا الجذعية الجنينية عبَرت عن مستويات عالية جدا من الخلايا الجذعية متعددة القدرات المستحثة للمورثات وهذه المورثات بما في ذلك Myc ضرورية للتجديد الذاتي في الخلايا الجذعية الجنينية وتعدد القدرات،[16] أما الاستراتيجيات الممكنة لتحسين السلامة من خلال القضاء على تعبير Myc مستبعدة للحفاظ على خلايا "stemness".

أول تجربة سريرية

في 23 يناير 2009، فإن المرحلة الأولى من التجارب السريرية لزراعة اوليغوديندروستس (نوع من الخلايا في الدماغ والحبل الشوكي) المستمدة من الخلايا الجذعية الجنينية البشرية في النخاع الشوكي المصاب في الأفراد المصابين وقد تمت الموافقة عليها من الهيئة الأميركية للأغذية والدواء (FDA)، وتأشيرها بانها أول تجربة في الخلايا الجذعية الجنينية البشرية في العالم.[17] وأجريت الدراسة المؤدية إلى هذا التقدم العلمي بواسطة هانز كيرستيد وزملاؤه في جامعة كاليفورنيا في ايرفين وبدعم من شركة غيرون من مينلو بارك، كاليفورنيا. وقد أظهر تحسن في تجربة سابقة في استرداد حركة النخاع الشوكي المصاب في الفئران بعد تأخر الزراعة لمدة 7 أيام من الخلايا الجذعية الجنينية البشرية التي دفعت إلى سلالة اوليغوديندروستس.[18] في المرحلة الأولى من الدراسة السريرية المقترحة، فإن حوالي ثمانية إلى عشرة من المرضى المصابين بشلل نصفي والذين إصاباتهم ليست أطول من أسبوعين قبل بدء التجربة سيتم اختيارهم، بحيث أن الخلايا المحقونة قادرة على التشكل قبل النسيج الندبي. ومع ذلك، يؤكد الباحثون أنه من غير المتوقع أن يعمل الحقن على علاج المرضى بشكل كامل واستعادة كل الحركة. استنادا إلى نتائج التجارب على القوارض، يقول الباحثون انه من المحتمل استعادة تغطية النخاعين، وزيادة القدرة على الحركة. هذه التجربة هي أساسا اختبار لسلامة هذه الإجراءات وإذا كان كل شيء على ما يرام، فإنها يمكن أن تؤدي إلى دراسات مستقبلية تتضمن اشخاصا ذوي إعاقات أكثر شدة.[19] علق اجراء هذه التجربة في أغسطس 2009 بسبب المخاوف التي بذلتها الهيئة الأميركية للأغذية والدواء فيما يتعلق بعدد صغير من الكيسات المجهرية الموجودة في عدة نماذج من الجرذان المعالجة ولكن تم تنشيط الإجراء بتاريخ 30 يوليو 2010.[20][21][22]

في أكتوبر 2010، فإن الباحثين المسجلين والذين يعملون على إدارة العلاج بالخلايا الجذعية الجنينية لأول مريض في مركز الراعي في اتلانتا.[23] واضعي العلاج بالخلايا الجذعية، من شركة غيرون، يقدرون أن الأمر سيستغرق عدة أشهر للخلايا الجذعية للنسخ المتماثل ولعلاج GRNOPC1 ليتم تقييم النجاح أو الفشل.
الطرق المحتملة لاستمداد خط الخلايا الجديد

في 23 أغسطس 2006، نشرت مجلة نيتشر العلمية في طبعة الإنترنت رسالة بواسطة الدكتور روبرت لانزا (المدير الطبي لادفانسد سيل تكنولوجي في ورسستر، ماساتشوسيتس) تفيد بأن فريقه قد وجد طريقة لاستخراج الخلايا الجذعية الجنينية دون تدمير الأجنة الحقيقية.[24] ومن المحتمل ان يمكن هذا الإنجاز التقني العلماء للعمل على خطوط جديدة للخلايا الجذعية الجنينية المستمدة باستخدام التمويل العام في الولايات المتحدة، حيث أن التمويل الفيدرالي كان مقتصرا في ذلك الوقت على البحث باستخدام الخلايا الجذعية الجنينية المستمدة قبل أغسطس 2001. في آذار / مارس 2009، تم رفع القيد.[25